Aluminio reforzado con diboruro de titanio Compuesto como un material robusto para Aplicaciones automotrices

Aluminio reforzado con diboruro de titanio

Compuesto como un material robusto para

Aplicaciones automotrices

Resumen: Los compuestos de aluminio se utilizan en gran medida en las industrias automotrices a la luz de su peso ligero y libre de corrosión.

características. En este trabajo, las partículas de diboruro de titanio (TiB2) se reforzaron en una matriz metálica de aluminio (Al) a través de la técnica de reacción de sal de metal in situ. Las muestras compuestas se prepararon reforzando partículas de TiB2 de 4% y 8% (por

wt.) en la matriz de aleación Al 6061 y, posteriormente, los compuestos se caracterizaron por su microestructura, resistencia a la tracción,

dureza y resistencia al desgaste. Se encuentra que la aleación de aluminio 6061 tiene resistencia a la tracción 114 N / mm2, dureza 30

(Número de Rockwell) y pérdida de desgaste de 159 Pm. Se observó que las propiedades mecánicas de TiB2 reforzaban Al 6061

aleaciones, especialmente la resistencia a la tracción y la dureza se han mejorado a 172 N / mm2

 y 54, respectivamente, hasta la adición de

8% de TiB2. Además, las muestras que tienen el mayor porcentaje en peso de refuerzo muestran una notable resistencia al desgaste por

método pin-on-disc. Por lo tanto, los compuestos de aluminio TiB2 compiten con materiales de alto rendimiento utilizados como

freno de disco en automóviles.

Entre los fabricantes de automóviles, en los últimos tiempos, se ha dado una importancia primordial a menos combustible

consumo de vehículos utilizando materiales ligeros y de alta resistencia. Por lo tanto, nuevos materiales han sido

evolucionó para cumplir con muchos de los desafíos presentados por las demandas de los consumidores y legisladores [1]. Tan recientemente como

Hace veinte años, la carrocería, el chasis y la transmisión del vehículo promedio consistían casi en su totalidad en acero.

y hierro fundido Ahora, la industria del automóvil está utilizando muchos materiales nuevos, metales no ferrosos, plásticos,

cerámica y nuevos tipos de acero y caucho [2]. Las propiedades excepcionales de estos materiales han hecho importantes

Contribución a la comodidad y seguridad de los pasajeros, a la vida útil de los componentes y al ahorro de combustible.

En el caso de materiales convencionales como el acero, existen muchos problemas como el peso pesado, la corrosión, el desgaste.

resistencia, vibración, problemas de fabricación. Los compuestos de matriz de metal se usan hoy ampliamente para diseñar

componentes de automóviles en vista de su mejor rendimiento en comparación con otros compuestos. Debido a la mejora

características físicas, mecánicas, tribológicas y térmicas de los compuestos de matriz metálica esos problemas pueden ser

resuelto hasta cierto punto [1].

Los compuestos de matriz metálica (MMC) se han utilizado comercialmente en el mercado automotriz durante casi veinte

años [3]. En comparación con los compuestos combinados de matriz polimérica, los MMC son resistentes al fuego, pueden operar en

Amplio rango de temperaturas, no absorbe la humedad, tiene mejor conductividad eléctrica y térmica, es resistente a

daño por radiación, y no mostrar gases [2]. Por otro lado, los MMC afectados a ser más caros, el

Los materiales reforzados con fibra pueden ser difíciles de fabricar, y la experiencia disponible en uso es limitada [4]

Los MMC se fabrican dispersando un material de refuerzo en una matriz metálica. La superficie de refuerzo puede ser

recubierto para evitar una reacción química con la matriz [3]. Por ejemplo, las fibras de carbono se usan comúnmente en

Matriz de aluminio para sintetizar compuestos que muestran baja densidad y alta resistencia. Sin embargo, el carbono reacciona con Aluminio para generar un compuesto quebradizo y soluble en agua en la superficie de la fibra. Este trabajo demuestra que

Los compuestos de matriz de aluminio se pueden usar como rotor de freno en lugar de hierro fundido gris en automóviles

PRUEBA EXPERIMENTAL

La composición elemental de la materia prima (aleación Al 6061) se determinó experimentalmente usando óptica

espectroscopía de emisiones (OES). Antes del análisis, la superficie de la muestra fue pulida. Se introdujo una chispa.

en la superficie pulida del espécimen mientras está inundado con gas argón. Como consecuencia, la superficie de la muestra

se evapora y emite luz (fotones). Las señales se registran luego por un espectrómetro óptico que proporciona un

Análisis elemental cuantitativo de la muestra de metal.

Para el análisis de microestructura, la preparación de la muestra se somete a los siguientes pasos (i) molienda con SiC

papel abrasivo de grano 240-grano 1200, (ii) pulido con pasta de diamante en la rueda giratoria de tela, (iii) grabado del

muestra utilizando el reactivo (una mezcla de 1 g de gránulos de hidróxido de sodio y 4 g de permanganato de potasio en

100 ml de agua destilada), (iv) lavar en acetona y secar. Las imágenes metalográficas se obtuvieron usando óptica

microscopio con lente objetivo de aumento 100u

Se realizó una prueba de tracción uniaxial para obtener parámetros mecánicos como la resistencia máxima, el límite elástico,%

alargamiento,% de área de reducción y módulo de Young. En general, la prueba de tracción se lleva a cabo aplicando

carga longitudinal o axial a una velocidad de extensión específica a una muestra de tracción estándar con dimensiones conocidas hasta

fracaso. La figura 1 muestra un diagrama esquemático de la muestra con sus dimensiones utilizadas para la prueba de tracción. El medidor

la longitud era de 30 mm y el área de la sección transversal perpendicular a la dirección de carga era de 7 mm.

La muestra se coloca en la máquina entre las empuñaduras y un extensómetro. Una vez que la máquina se inicia,

comienza a aplicar una carga creciente sobre la muestra. La carga de tracción aplicada y la extensión se registraron durante la prueba.

para el cálculo de tensiones y deformaciones. Este método no solo registra el cambio en la longitud de la muestra sino también

todos los demás componentes extensibles o elásticos de la máquina de prueba y sus sistemas de accionamiento, incluido cualquier deslizamiento del

espécimen en las garras.

La dureza de las muestras se midió utilizando el método Rockwell basado en la sangría. Consiste en sangrar el

material de prueba por un penetrador de bola de acero endurecido. El penetrador (bola de acero de 1/16 ”) es forzado dentro del material de prueba bajo un

carga menor preliminar F0 (10Kgf). Cuando se ha alcanzado el equilibrio, un dispositivo indicador, que sigue el

movimientos del penetrador y, por lo tanto, responde a los cambios en la profundidad de penetración del penetrador, se establece en un punto de referencia

(referencia cero) posición. Mientras la carga menor todavía se aplica, se aplicó una carga mayor adicional (100 kgf) que

aumento resultante en la penetración. En equilibrio, la carga principal se eliminó mientras se mantenía la carga menor.

De hecho, la eliminación de la carga principal adicional permite una recuperación parcial, reduciendo así la profundidad de penetración.

La carga principal eliminada está relacionada con el número de dureza Rockwell.

La prueba de desgaste por deslizamiento en seco se realizó utilizando un método de pin en disco a temperatura ambiente. Antes de conducir

En las pruebas, las superficies de muestra se pulen y se limpian con acetona y se secan. Los materiales fueron probados en pares bajo

condiciones nominalmente no abrasivas. Tanto el desgaste como el coeficiente de fricción se midieron con sensores electrónicos y

posteriormente registrado en PC para futuras investigaciones. Por lo general, la cantidad de desgaste depende de una serie de

factores como la carga aplicada, la velocidad de deslizamiento, la distancia de deslizamiento, el entorno y las propiedades del material. Dos ejemplares

son necesarios para la prueba: un pasador con una punta plana compuesta de material compuesto y un disco circular plano compuesto de

acero al cromo El tamaño del pasador era de 6 mm de ancho, 6 mm de espesor y 50 mm de largo, mientras que el disco tenía 160 mm.

mm de diámetro y espesor de 10 mm. El pasador se colocó perpendicularmente y se forzó contra el disco giratorio.

muestra con una carga requerida. Para que la pista de desgaste en el disco sea un círculo, involucra múltiples pases de desgaste en

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